¿Cuál es la problemática?
Un industrial de la Cosmética hace evolucionar una de sus gamas, en particular su envase que desea ahora en biopolímero de origen biológico PLA - Ácido Poliláctico (PolyLactic Acid). Este material innovador responde a una voluntad de ecodiseño y de reducción de la huella plástica, al tiempo que conserva el aspecto premium exigido por el mercado cosmético.
Durante la fase de marcado de los envases mediante marcado láser, el cliente constata una adhesión irregular de las tintas y una decoloración localizada del material, e incluso una deformación bajo el efecto del marcado láser.
Estas anomalías ponen en cuestión la compatibilidad del biopolímero con los procesos industriales existentes.
Para resolver esta problemática, FILAB buscó comprender el comportamiento del biopolímero frente al proceso de marcado con el fin de identificar las causas de los defectos observados y orientar la elección de las soluciones técnicas (ajuste de formulación, parametrización del marcado o tratamiento superficial).
Índice
Comprender las razones del defecto de marcaje gracias a un enfoque analítico múltiple
Para ayudar al cliente a caracterizar su biopolímero e identificar los factores que originan los defectos, FILAB puso en marcha un enfoque multitécnico combinando análisis químicos, térmicos y de superficie :
En una primera fase, procedimos alanálisis de la composición química del material mediante ATG , GCMS y LC-MS, Py-GC/MS e IRTF con el fin de identificar la naturaleza del polímero, los aditivoso plastificantes.
En una segunda fase procedimos a la observación de las superficies (antes y después del marcado) mediante microscopía óptica y MEB para detectar la posible presencia de microfisuras, depósitos o deformaciones térmicas.
La tercera etapa consistió en elestudio de la topografía y de la rugosidad del biopolímero a fin de determinar su perfilometría 3D, las mediciones del ángulo de contacto para evaluar la energía superficial y la compatibilidad con las tintas.
Después procedimos alanálisis de los efectos térmicos del marcado láser mediante ATG y DSC con el fin de identificar las zonas deoxidación o de carbonización del polímero.
Por último, procedimos a la comparación del comportamiento de este nuevo biopolímero de origen biológico utilizado con un material de referencia en PET anteriormente utilizado. Este enfoque tiene como objetivo cuantificar las diferencias de comportamiento y orientar la reflexión técnica.
Resultados e interpretación del estudio del biopolímero de origen biológico en PLA
Los análisis realizados por los equipos del laboratorio FILAB sobre el biopolímero de origen biológico en PLA utilizado por nuestro cliente para el envase de sus productos cosméticos permitieron:
- Identificar una sensibilidad térmica del biopolímero que explica las alteraciones observadas bajo marcaje láser.
- Poner de relieve una baja energía superficial, lo que dificulta la adherencia de las tintas sin pretratamiento.
- Descartar cualquier contaminación química o degradación prematura del material.
Estos resultados condujeron a una comprensión precisa del mecanismo de fallo del marcaje láser de los nuevos envases de nuestro cliente.
Las soluciones propuestas por FILAB para resolver este defecto de marcaje
A la luz de los resultados analíticos obtenidos, el laboratorio FILAB pudo acompañar a su cliente proponiéndole varias líneas concretas de optimización para resolver su problema de marcado en sus envases de PLA.
Para resolver los problemas de adherencia, una primera vía consiste en aplicar un tratamiento de superficie (de tipo corona, plasma o flameado) con el fin de mejorar la mojabilidad del material. Paralelamente, el cliente puede ahora intervenir directamente en sus equipos realizando una revisión técnica de sus parámetros láser, como el ajuste de la potencia, la frecuencia y la duración del pulso. Esto le permitirá afinar por sí mismo la precisión del marcado.
Los beneficios de este estudio para el cliente
Gracias al acompañamiento de FILAB en esta problemática de marcado sobre un envase de biopolímero, nuestro cliente se beneficia ahora de una comprensión profunda de las interacciones complejas entre su material y el proceso de marcado.
Esta experiencia científica ha permitido a nuestro cliente una mejora de la producción gracias a un ajuste óptimo de las máquinas de marcado y, en consecuencia, una optimización del tiempo de desarrollo de su nueva gama de envases.
En definitiva, este enfoque garantiza una mejora notable de la calidad, tanto en el plano estético como funcional, asegurando así la fiabilidad y el atractivo de los productos finales en el mercado.
Conclusión
Para concluir, gracias a su experiencia en caracterización de biopolímeros, el laboratorio FILAB ha permitido a su cliente identificar con precisión el origen del problema de marcado y definir palancas correctivas para adaptar su proceso industrial a este nuevo material de origen biológico.
Este enfoque, que combina el rigor analítico del laboratorio FILAB con un verdadero acompañamiento técnico, se sitúa directamente al servicio de la innovación sostenible, un reto que se ha convertido en estratégico para el sector Cosmética.
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Preguntas frecuentes
¿Cómo investigar el origen de un defecto de marcado en un envase de PLA?
La investigación combina la caracterización de la formulación, el examen de las superficies y el estudio del comportamiento térmico del material. FILAB comparó el PLA de origen biológico con el PET utilizado anteriormente por el cliente. Este enfoque permitió relacionar los defectos con la sensibilidad térmica del nuevo material y con sus propiedades superficiales.
¿Por qué examinar la energía superficial cuando las tintas se adhieren mal a un biopolímero?
La energía superficial proporciona información sobre las interacciones entre el sustrato y los líquidos utilizados para el marcado. Las mediciones del ángulo de contacto complementan el estudio de la topografía y la rugosidad. En el caso presentado, FILAB puso de manifiesto una baja energía superficial, que dificultaba la adherencia de las tintas sin un pretratamiento.
¿Cómo estudiar las alteraciones térmicas de un PLA después del marcado láser?
Las observaciones ópticas y mediante MEB permiten buscar fisuras, depósitos o deformaciones después del marcado. Los análisis térmicos, en particular TGA y DSC, completan esta comparación al caracterizar el comportamiento del polímero. En el estudio, la combinación de los resultados puso de manifiesto una sensibilidad térmica coherente con las alteraciones observadas.
¿Por qué comparar el nuevo envase de PLA con el antiguo material de PET?
El material de referencia proporciona un punto de comparación para identificar las diferencias de formulación, comportamiento térmico y propiedades superficiales. FILAB utilizó este enfoque para comprender mejor la interacción entre el PLA y el proceso de marcado existente. Los parámetros adaptados al PET no pueden considerarse directamente validados para el nuevo soporte.
¿Qué medidas se propusieron para mejorar el marcado de los envases de PLA?
FILAB propuso estudiar pretratamientos de superficie, como el tratamiento corona, el plasma o el flameado, con el fin de mejorar la humectabilidad. El estudio también orientó al cliente hacia un ajuste de la potencia, la frecuencia y la duración del pulso del láser. Estos parámetros deben adaptarse al material y verificarse en las condiciones del proceso.